@phdthesis{Ballato2009,
  author    = {Ballato, Paolo},
  title     = {Tectonic and climatic forcing in orogenic processes : the foreland basin point of view, Alborz mountains, N Iran},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-41068},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Systeme von Vorlandbecken repr{\"a}sentieren bedeutende geologische Archive und dienen dem Verst{\"a}ndnis von R{\"u}ckkopplungen zwischen oberfl{\"a}chennahen und tektonischen Prozessen. Außerdem dokumentieren sie die Entwicklung unmittelbar angrenzender Bergketten. Die sediment{\"a}ren Abfolgen in Vorlandbecken reflektieren das Gleichgewicht zwischen tektonischer Subsidenz, der Bildung langzeitlichen Akkommodationsraumes und des Sedimenteintrages, welcher wiederum die Wirksamkeit von Erosions- und Massenneuverteilungsprozessen wiederspiegelt. Um die Effekte von Klima und Tektonik in einem solchen System zu erforschen, untersuchte ich die Oligo-Mioz{\"a}nen Sedimente in den Vorlandbecken der s{\"u}dlichen Elburs Bergkette, einem intrakontinentalen Gebirge in Nord-Iran, das im Zuge der Arabisch-Eurasischen Kontinent-Kollision herausgehoben wurde. In dieser Studie der Vorlandbeckensedimente wurden Datierungstechniken angewandt (40Ar/39Ar, (U-Th)/He Thermochronologie und Magnetostratigraphie), die Sedimente und deren Herkunft analysiert und die Tonmineralogie, sowie Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass auf einer Zeitskala von 105 bis 106 Jahren eine systematische Korrelation zwischen „coarsening upward" Zyklen und den sediment{\"a}ren Akkumulationsraten besteht. W{\"a}hrend sukzessiver {\"U}berschiebungsphasen werden die durch Hebung der Bergkette bereitgestellten groben Kornfraktionen in proximale Bereiche des Beckens geliefert und feink{\"o}rnige Fazies in distalen Beckenregionen abgelagert. Variationen in der Sedimentherkunft in Phasen gr{\"o}ßerer tektonischer Aktivit{\"a}t zeugen von erosionaler Abdeckung und/oder der Umorganisation nat{\"u}rlicher Entw{\"a}sserungsstrukturen. Außerdem zeigen die Untersuchungen an stabilen Isotopen, dass die verst{\"a}rkte tektonische Aktivit{\"a}t das Anwachsen der Topographie f{\"o}rderte und damit die Wirksamkeit einer topographischen Barriere erh{\"o}hte. Wenn aufgrund nachlassender Beckenabsenkung die grobe Kornfraktion nicht vollst{\"a}ndig im Nahbereich des Beckens aufgenommen werden kann breitet sie sich in ferne Beckenregionen aus. Im Elburs wird die verringerte Subsidenz durch eine interne Hebung des Vorlandes hervorgerufen und ist mit einer lateralen Stapelung von Flussbetten assoziiert. Dokumentiert wird dies anhand konsequenten Schichtwachstums, tektonischer Schr{\"a}gstellung und sediment{\"a}rer Umlagerung. Gleichzeitig nehmen die Sedimentationsraten zu. Die Sauerstoff-Isotope der Pal{\"a}ob{\"o}den zeigen, dass dieser Anstieg mit einer Phase feuchteren Klimas einhergeht, wodurch Oberfl{\"a}chenprozesse effizienter werden und Heraushebungssraten steigen, was eine positive R{\"u}ckkopplung erzeugt. Des Weiteren zeigen die isotopischen und sediment{\"a}ren Daten, dass seit 10-9 Millionen Jahren (Ma) das Klima durch saisonalen Anstieg der Niederschl{\"a}ge zunehmend feuchter wurde. Da bedeutende klimatische Ver{\"a}nderungen zu dieser Zeit auch im Mittelmeerraum und Asien beobachtet wurden, ist anzunehmen, dass die klimatische Ver{\"a}nderung, die im Elburs Gebirge beobachtet wird, h{\"o}chstwahrscheinlich {\"A}nderungen der atmosph{\"a}rischen Zirkulationen der n{\"o}rdlichen Hemisph{\"a}re reflektiert. Aus den Ergebnissen dieser Studie lassen sich zus{\"a}tzliche Implikationen f{\"u}r die Entwicklung des Elburs Gebirges und die Arabisch-Eurasische kontinentale Kollisionszone ableiten. Die orogen-weite Hauptdeformation propagierte nicht gleichm{\"a}ßig nach S{\"u}den, sondern seit dem Oligoz{\"a}n schrittweise vorw{\"a}rts und r{\"u}ckw{\"a}rts. Insbesondere von ~17,5 bis 6,2 Ma wurde das Gebirge durch eine Kombination aus frontaler Akkretion und interner Keildeformation in Schritten von 0,7 bis 2 Millionen Jahren herausgehoben. Dar{\"u}ber hinaus deuten die Sedimentherkunftsdaten darauf hin, dass sich noch vor 10-9 Ma die Haupteinengungsrichtung von NW-SE nach NNE-SSW ver{\"a}nderte. Regional erlaubt die Geschichte der untersuchten Becken und angrenzenden Gebirgsz{\"u}ge R{\"u}ckschl{\"u}sse auf ein neues geodynamisches Model zur Entwicklung der Arabisch-Eurasischen kontinentalen Kollisionszone. Zahlreiche Sedimentbecken des Elburs Gebirges und anderer Lokalit{\"a}ten der Arabisch-Eurasischen Deformationszone belegen einen Wechsel von einem tensionalen zu einem kompressionalen tektonischen Regime vor ~36 Ma . Dieser Wechsel k{\"o}nnte den Beginn der Subduktion von gedehnter arabischer kontinentaler Lithosph{\"a}re unter Zentral-Iran bedeuten, was zu einer moderaten Plattenkopplung und Deformation von Unter- sowie Oberplatte gef{\"u}hrt hat. Der Anstieg der Deformationsraten im s{\"u}dlichen Elburs Gebirge seit ~17,5 Ma l{\"a}sst vermuten, dass die Oberplatte, wahrscheinlich aufgrund steigender Plattenkopplung, seit dem fr{\"u}hen Mioz{\"a}n signifikant deformiert wurde. Diese Ver{\"a}nderung k{\"o}nnte der Subduktion m{\"a}chtigerer arabischer kontinentaler Lithosph{\"a}re zugeschrieben werden und den Anfang echter kontinentaler Kollision bedeuten. Dieses Model erkl{\"a}rt daher die Zeitverz{\"o}gerung zwischen der Initiation der Arabisch-Eurasischen kontinentalen Kollision (Eoz{\"a}n-Oligoz{\"a}n) and dem Beginn ausgedehnter Deformation in der Kollisionszone (Mioz{\"a}n).},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Breitenbach2009,
  author    = {Breitenbach, Sebastian Franz Martin},
  title     = {Changes in monsoonal precipitation and atmospheric circulation during the Holocene reconstructed from stalagmites from Northeastern India},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-37807},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Recent years witnessed a vast advent of stalagmites as palaeoclimate archives. The multitude of geochemical and physical proxies and a promise of a precise and accurate age model greatly appeal to palaeoclimatologists. Although substantial progress was made in speleothem-based palaeoclimate research and despite high-resolution records from low-latitudinal regions, proving that palaeo-environmental changes can be archived on sub-annual to millennial time scales our comprehension of climate dynamics is still fragmentary. This is in particular true for the summer monsoon system on the Indian subcontinent. The Indian summer monsoon (ISM) is an integral part of the intertropical convergence zone (ITCZ). As this rainfall belt migrates northward during boreal summer, it brings monsoonal rainfall. ISM strength depends however on a variety of factors, including snow cover in Central Asia and oceanic conditions in the Indic and Pacific. Presently, many of the factors influencing the ISM are known, though their exact forcing mechanism and mutual relations remain ambiguous. Attempts to make an accurate prediction of rainfall intensity and frequency and drought recurrence, which is extremely important for South Asian countries, resemble a puzzle game; all interaction need to fall into the right place to obtain a complete picture. My thesis aims to create a faithful picture of climate change in India, covering the last 11,000 ka. NE India represents a key region for the Bay of Bengal (BoB) branch of the ISM, as it is here where the monsoon splits into a northwestward and a northeastward directed arm. The Meghalaya Plateau is the first barrier for northward moving air masses and receives excessive summer rainfall, while the winter season is very dry. The proximity of Meghalaya to the Tibetan Plateau on the one hand and the BoB on the other hand make the study area a key location for investigating the interaction between different forcings that governs the ISM. A basis for the interpretation of palaeoclimate records, and a first important outcome of my thesis is a conceptual model which explains the observed pattern of seasonal changes in stable isotopes (d18O and d2H) in rainfall. I show that although in tropical and subtropical regions the amount effect is commonly called to explain strongly depleted isotope values during enhanced rainfall, alone it cannot account for observed rainwater isotope variability in Meghalaya. Monitoring of rainwater isotopes shows no expected negative correlation between precipitation amount and d18O of rainfall. In turn I find evidence that the runoff from high elevations carries an inherited isotopic signature into the BoB, where during the ISM season the freshwater builds a strongly depleted plume on top of the marine water. The vapor originating from this plume is likely to memorize' and transmit further very negative d18O values. The lack of data does not allow for quantication of this plume effect' on isotopes in rainfall over Meghalaya but I suggest that it varies on seasonal to millennial timescales, depending on the runoff amount and source characteristics. The focal point of my thesis is the extraction of climatic signals archived in stalagmites from NE India. High uranium concentration in the stalagmites ensured excellent age control required for successful high-resolution climate reconstructions. Stable isotope (d18O and d13C) and grey-scale data allow unprecedented insights into millennial to seasonal dynamics of the summer and winter monsoon in NE India. ISM strength (i. e. rainfall amount) is recorded in changes in d18Ostalagmites. The d13C signal, reflecting drip rate changes, renders a powerful proxy for dry season conditions, and shows similarities to temperature-related changes on the Tibetan Plateau. A sub-annual grey-scale profile supports a concept of lower drip rate and slower stalagmite growth during dry conditions. During the Holocene, ISM followed a millennial-scale decrease of insolation, with decadal to centennial failures resulting from atmospheric changes. The period of maximum rainfall and enhanced seasonality corresponds to the Holocene Thermal Optimum observed in Europe. After a phase of rather stable conditions, 4.5 kyr ago, the strengthening ENSO system dominated the ISM. Strong El Nino events weakened the ISM, especially when in concert with positive Indian Ocean dipole events. The strongest droughts of the last 11 kyr are recorded during the past 2 kyr. Using the advantage of a well-dated stalagmite record at hand I tested the application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) to detect sub-annual to sub-decadal changes in element concentrations in stalagmites. The development of a large ablation cell allows for ablating sample slabs of up to 22 cm total length. Each analyzed element is a potential proxy for different climatic parameters. Combining my previous results with the LAICP- MS-generated data shows that element concentration depends not only on rainfall amount and associated leaching from the soil. Additional factors, like biological activity and hydrogeochemical conditions in the soil and vadose zone can eventually affect the element content in drip water and in stalagmites. I present a theoretical conceptual model for my study site to explain how climatic signals can be transmitted and archived in stalagmite carbonate. Further, I establish a first 1500 year long element record, reconstructing rainfall variability. Additionally, I hypothesize that volcanic eruptions, producing large amounts of sulfuric acid, can influence soil acidity and hence element mobilization.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Pingel2015,
  author    = {Pingel, Heiko},
  title     = {Mountain-range uplift \& climate-system interactions in the Southern Central Andes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-82301},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xii, 178},
  year      = {2015},
  abstract  = {Zwei h{\"a}ufig diskutierte Aspekte der sp{\"a}tk{\"a}nozoischen Gebirgsbildung der Anden sind der Zeitpunkt sowie die Art und Weise der Heraushebung des Puna-Plateaus und seiner Randgebiete innerhalb der Ostkordillere und die damit verbundenen klimatischen {\"A}nderungen in NW Argentinien. Die Ostkordillere trennt die Bereiche des endorheischen, ariden Plateaus von semiariden und extern entw{\"a}sserten intermontanen Becken sowie dem humiden Andenvorland im Osten. Diese Unterschiede verdeutlichen die Bedeutung der {\"o}stlichen Flanken der Anden als orografische Barrieren gegen{\"u}ber feuchten Luftmassen aus dem Osten und spiegelt sich auch in ausgepr{\"a}gten Relief- und Topografiegradienten, der Niederschlagsverteilung, und der Effizienz von Oberfl{\"a}chenprozessen wider. Obwohl das {\"u}bergeordnete Deformationsmuster in diesem Teil der Anden eine ostw{\"a}rts gerichtete Wanderung der Deformationsprozesse im Gebirge indiziert, gibt es hier keine klar definierte Deformationsfront. Hebungsvorg{\"a}nge und die damit im Zusammenhang stehenden Sedimentprozesse setzen r{\"a}umlich und zeitlich sehr unterschiedlich ein. Zudem gestalten periodisch wiederkehrende Deformationsereignisse innerhalb intermontaner Becken und diachrone Hebungsvorg{\"a}nge, durch Reaktivierung {\"a}lterer Sockelstrukturen im Vorland, eine detaillierte Auswertung der r{\"a}umlich-zeitlichen Hebungsmuster zus{\"a}tzlich schwierig. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich haupts{\"a}chlich auf die tektonische Entwicklung der Ostkordillere im Nordwesten Argentiniens, die Ablagerungsgeschichte ihrer intermontanen Sedimentbecken und die topografische Entwicklung der Ostflanke des andinen Puna-Plateaus. Im Allgemeinen sind sich die Sedimentbecken der Ostkordillere und der angrenzenden Provinzen, den Sierras Pampeanas und der Santa B{\´a}rbara Region, den durch St{\"o}rungen begrenzten und mit Sedimenten verf{\"u}llten Becken der hochandinen Plateauregion sehr {\"a}hnlich. Deutliche Unterschiede zur Puna bestehen aber dennoch, denn wiederholte Deformations-, Erosions- und Sedimentationsprozesse haben in den intermontanen Becken zu einer vielf{\"a}ltigen Stratigrafie, {\"U}berlagerungsprozessen und einer durch tektonische Prozesse und klimatischen Wandel charakterisierten Landschaft beigetragen. Je nach Erhaltungsgrad k{\"o}nnen in einigen F{\"a}llen Spuren dieser sediment{\"a}ren und tektonischen Entwicklung bis in die Zeit zur{\"u}ckreichen, als diese Bereiche des Gebirges noch Teil eines zusammenh{\"a}ngenden und unverformten Vorlandbeckens waren. Im Nordwesten Argentiniens enthalten k{\"a}nozoische Sedimente zahlreiche datierbare und geochemisch korrelierbare Vulkanaschen, die nicht nur als wichtige Leithorizonte zur Entschl{\"u}sselung tektonischer und sediment{\"a}rer Ereignisse dienen. Die vulkanischen Gl{\"a}ser dieser Aschen archivieren außerdem Wasserstoff-Isotopenverh{\"a}ltnisse fr{\"u}herer Oberfl{\"a}chenwasser, mit deren Hilfe - im Vergleich mit den Isotopenverh{\"a}ltnissen rezenter meteorischer W{\"a}sser - die r{\"a}umliche und zeitliche Entstehung orografischer Barrieren und tektonisch erzwungene Klima- und Umweltver{\"a}nderungen verfolgt werden k{\"o}nnen. Uran-Blei-Datierungen an Zirkonen aus den vulkanischen Aschelagen und die Rekonstruktion sediment{\"a}rer Pal{\"a}otransportrichtungen im intermontanen Humahuaca-Becken in der Ostkordillere (23.5° S) deuten an, dass das heutige Becken bis vor etwa 4.2 Ma Bestandteil eines gr{\"o}ßtenteils uneingeschr{\"a}nkten Ablagerungsbereichs war, der sich bis ins Vorland erstreckt haben muss. Deformation und Hebung {\"o}stlich des heutigen Beckens sorgten dabei f{\"u}r eine fortschreitende Entkopplung des Entw{\"a}sserungsnetzes vom Vorland und eine Umlenkung der Flussl{\"a}ufe nach S{\"u}den. In der Folge erzwang die weitere Hebung der Gebirgsbl{\"o}cke das Abregnen {\"o}stlicher Luftmassen in immer {\"o}stlicher gelegene Bereiche. Zudem k{\"o}nnen periodische Schwankungen der hydrologischen Verbindung des Beckens mit dem Vorland im Zusammenhang mit der Ablagerung und Erosion m{\"a}chtiger Beckenf{\"u}llungen identifiziert werden. Systematische Beziehungen zwischen Verwerfungen, regionalen Diskontinuit{\"a}ten und verstellten Terrassenfl{\"a}chen verweisen außerdem auf ein generelles Muster beckeninterner Deformation, vermutlich als Folge umfangreicher Beckenerosion und damit verbundenen {\"A}nderungen im tektonischen Spannungsfeld der Region. Einige dieser Beobachtungen k{\"o}nnen anhand ver{\"a}nderter Wasserstoff-Isotopenkonzentrationen vulkanischer Gl{\"a}ser aus der k{\"a}nozoischen Stratigrafie untermauert werden. Die δDg-Werte zeigen zwei wesentliche Trends, die einerseits in Verbindung mit Oberfl{\"a}chenhebung innerhalb des Einzugsgebiets zwischen 6.0 und 3.5 Ma stehen und andererseits mit dem Einsetzen semiarider Bedingungen durch Erreichen eines Schwellenwertes der Topografie der {\"o}stlich gelegenen Gebirgsz{\"u}ge nach 3.5 Ma erkl{\"a}rt werden k{\"o}nnen. Tektonisch bedingte Unterbrechung der Sedimentzufuhr aus westlich gelegenen Liefergebieten um 4.2 Ma und die folgende Hinterland-Aridifizierung deuten weiterhin auf die M{\"o}glichkeit hin, dass diese Prozesse die Folge eines lateralen Wachstums des Puna-Plateaus sind. Diese Aridifizierung im Bereich der Puna resultierte in einem ineffizienten, endorheischen Entw{\"a}sserungssystem, das dazu beigetragen hat, das Plateau vor Einschneidung und externer Entw{\"a}sserung zu bewahren und Reliefgegens{\"a}tze aufgrund fortgesetzter Beckensedimentation reduzierte. Die diachrone Natur der Hebungen und Beckenbildungen sowie deren Auswirkungen auf das Flusssystem im angrenzenden Vorland wird sowohl durch detaillierte Analysen der Sedimentherkunft und Transportrichtungen als auch Uran-Blei-Datierungen im Lerma- und Met{\´a}n-Becken (25° S) weiterhin unterstrichen. Das wird besonders deutlich am Beispiel der isolierten Hebung der Sierra de Met{\´a}n vor etwa 10 Ma, die mehr als 50 km von der aktiven orogenen Front im Westen entfernt liegt. Ab 5 Ma sind typische Lithologien der Puna nicht mehr in den Vorlandsedimenten nachweisbar, welches die weitere Hebung innerhalb der Ostkordillere und die hydrologische Isolation des Angastaco-Beckens in dieser Region dokumentiert. Im Sp{\"a}tplioz{\"a}n und Quart{\"a}r ist die Deformation letztlich {\"u}ber das gesamte Vorland verteilt und bis heute aktiv. Um die Beziehungen zwischen tektonisch kontrollierten Ver{\"a}nderungen der Topografie und deren Einfluss auf atmosph{\"a}rische Prozesse besser zu verstehen, werden in dieser Arbeit weitere altersspezifische Wasserstoff-Isotopendaten vulkanischer Gl{\"a}ser aus dem zerbrochenen Vorland, dem Angastaco-Becken in der {\"U}bergangsregion zwischen Ostkordillere und Punarand und anderer intermontaner Becken weiter s{\"u}dlich vorgestellt. Die Resultate dokumentieren {\"a}hnliche H{\"o}henlagen der untersuchten Regionen bis ca. 7 Ma, gefolgt von Hebungsprozessen im Bereich des Angastaco-Beckens. Ein Vergleich mit Isotopendaten vom benachbarten Puna-Plateau hilft abrupte δDg-Schwankungen in den intermontanen Daten zu erkl{\"a}ren und untermauert die Existenz wiederkehrender Phasen verst{\"a}rkt konvektiver Wetterlagen im Plioz{\"a}n, {\"a}hnlich heutigen Bedingungen. In dieser Arbeit werden gel{\"a}ndeorientierte und geochemische Methoden kombiniert, um Erkenntnisse {\"u}ber die Abl{\"a}ufe von topografiebildenden Deformations- und Hebungsprozessen zu gewinnen und Wechselwirkungen mit der daraus resultierenden Niederschlagsverteilung, Erosion und Sedimentation innerhalb tektonisch aktiver Gebirge zu erforschen. Diese Erkenntnisse sind f{\"u}r ein besseres Verst{\"a}ndnis von Subduktionsgebirgen essentiell, besonders hinsichtlich des Deformationsstils und der zeitlich-r{\"a}umlichen Beziehungen bei der Hebung und Sedimentbeckenbildung. Diese Arbeit weist dar{\"u}berhinaus auf die Bedeutung stabiler Isotopensysteme zur Beantwortung pal{\"a}oaltimetrischer Fragestellungen und zur Erforschung von Pal{\"a}oumweltbedingungen hin und liefert wichtige Erkenntnisse f{\"u}r einen kritischen Umgang mit solchen Daten in anderen Regionen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hoffmann2016,
  author    = {Hoffmann, Bernd},
  title     = {Plant organic matter mobilization and export in fluvial systems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99336},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiii, 131},
  year      = {2016},
  abstract  = {The global carbon cycle is closely linked to Earth's climate. In the context of continuously unchecked anthropogenic CO₂ emissions, the importance of natural CO₂ bond and carbon storage is increasing. An important biogenic mechanism of natural atmospheric CO₂ drawdown is the photosynthetic carbon fixation in plants and the subsequent longterm deposition of plant detritus in sediments. The main objective of this thesis is to identify factors that control mobilization and transport of plant organic matter (pOM) through rivers towards sedimentation basins. I investigated this aspect in the eastern Nepalese Arun Valley. The trans-Himalayan Arun River is characterized by a strong elevation gradient (205 - 8848 m asl) that is accompanied by strong changes in ecology and climate ranging from wet tropical conditions in the Himalayan forelad to high alpine tundra on the Tibetan Plateau. Therefore, the Arun is an excellent natural laboratory, allowing the investigation of the effect of vegetation cover, climate, and topography on plant organic matter mobilization and export in tributaries along the gradient. Based on hydrogen isotope measurements of plant waxes sampled along the Arun River and its tributaries, I first developed a model that allows for an indirect quantification of pOM contributed to the mainsetm by the Arun's tributaries. In order to determine the role of climatic and topographic parameters of sampled tributary catchments, I looked for significant statistical relations between the amount of tributary pOM export and tributary characteristics (e.g. catchment size, plant cover, annual precipitation or runoff, topographic measures). On one hand, I demonstrated that pOMsourced from the Arun is not uniformly derived from its entire catchment area. On the other, I showed that dense vegetation is a necessary, but not sufficient, criterion for high tributary pOM export. Instead, I identified erosion and rainfall and runoff as key factors controlling pOM sourcing in the Arun Valley. This finding is supported by terrestrial cosmogenic nuclide concentrations measured on river sands along the Arun and its tributaries in order to quantify catchment wide denudation rates. Highest denudation rates corresponded well with maximum pOM mobilization and export also suggesting the link between erosion and pOM sourcing. The second part of this thesis focusses on the applicability of stable isotope records such as plant wax n-alkanes in sediment archives as qualitative and quantitative proxy for the variability of past Indian Summer Monsoon (ISM) strength. First, I determined how ISM strength affects the hydrogen and oxygen stable isotopic composition (reported as δD and δ18O values vs. Vienna Standard Mean Ocean Water) of precipitation in the Arun Valley and if this amount effect (Dansgaard, 1964) is strong enough to be recorded in potential paleo-ISM isotope proxies. Second, I investigated if potential isotope records across the Arun catchment reflect ISM strength dependent precipitation δD values only, or if the ISM isotope signal is superimposed by winter precipitation or glacial melt. Furthermore, I tested if δD values of plant waxes in fluvial deposits reflect δD values of environmental waters in the respective catchments. I showed that surface water δD values in the Arun Valley and precipitation δD from south of the Himalaya both changed similarly during two consecutive years (2011 \& 2012) with distinct ISM rainfall amounts (~20\% less in 2012). In order to evaluate the effect of other water sources (Winter-Westerly precipitation, glacial melt) and evapotranspiration in the Arun Valley, I analysed satellite remote sensing data of rainfall distribution (TRMM 3B42V7), snow cover (MODIS MOD10C1), glacial coverage (GLIMSdatabase, Global Land Ice Measurements from Space), and evapotranspiration (MODIS MOD16A2). In addition to the predominant ISM in the entire catchment I found through stable isotope analysis of surface waters indications for a considerable amount of glacial melt derived from high altitude tributaries and the Tibetan Plateau. Remotely sensed snow cover data revealed that the upper portion of the Arun also receives considerable winter precipitation, but the effect of snow melt on the Arun Valley hydrology could not be evaluated as it takes place in early summer, several months prior to our sampling campaigns. However, I infer that plant wax records and other potential stable isotope proxy archives below the snowline are well-suited for qualitative, and potentially quantitative, reconstructions of past changes of ISM strength.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wolf2019,
  author    = {Wolf, Mathias Johannes},
  title     = {The role of partial melting on trace element and isotope systematics of granitic melts},
  doi       = {10.25932/publishup-42370},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-423702},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {iv, 129},
  year      = {2019},
  abstract  = {Partial melting is a first order process for the chemical differentiation of the crust (Vielzeuf et al., 1990). Redistribution of chemical elements during melt generation crucially influences the composition of the lower and upper crust and provides a mechanism to concentrate and transport chemical elements that may also be of economic interest. Understanding of the diverse processes and their controlling factors is therefore not only of scientific interest but also of high economic importance to cover the demand for rare metals. The redistribution of major and trace elements during partial melting represents a central step for the understanding how granite-bound mineralization develops (Hedenquist and Lowenstern, 1994). The partial melt generation and mobilization of ore elements (e.g. Sn, W, Nb, Ta) into the melt depends on the composition of the sedimentary source and melting conditions. Distinct source rocks have different compositions reflecting their deposition and alteration histories. This specific chemical "memory" results in different mineral assemblages and melting reactions for different protolith compositions during prograde metamorphism (Brown and Fyfe, 1970; Thompson, 1982; Vielzeuf and Holloway, 1988). These factors do not only exert an important influence on the distribution of chemical elements during melt generation, they also influence the volume of melt that is produced, extraction of the melt from its source, and its ascent through the crust (Le Breton and Thompson, 1988). On a larger scale, protolith distribution and chemical alteration (weathering), prograde metamorphism with partial melting, melt extraction, and granite emplacement are ultimately depending on a (plate-)tectonic control (Romer and Kroner, 2016). Comprehension of the individual stages and their interaction is crucial in understanding how granite-related mineralization forms, thereby allowing estimation of the mineralization potential of certain areas. Partial melting also influences the isotope systematics of melt and restite. Radiogenic and stable isotopes of magmatic rocks are commonly used to trace back the source of intrusions or to quantify mixing of magmas from different sources with distinct isotopic signatures (DePaolo and Wasserburg, 1979; Lesher, 1990; Chappell, 1996). These applications are based on the fundamental requirement that the isotopic signature in the melt reflects that of the bulk source from which it is derived. Different minerals in a protolith may have isotopic compositions of radiogenic isotopes that deviate from their whole rock signature (Ayres and Harris, 1997; Knesel and Davidson, 2002). In particular, old minerals with a distinct parent-to-daughter (P/D) ratio are expected to have a specific radiogenic isotope signature. As the partial melting reaction only involves selective phases in a protolith, the isotopic signature of the melt reflects that of the minerals involved in the melting reaction and, therefore, should be different from the bulk source signature. Similar considerations hold true for stable isotopes.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Spallanzani2022,
  author    = {Spallanzani, Roberta},
  title     = {Li and B in ascending magmas: an experimental study on their mobility and isotopic fractionation},
  doi       = {10.25932/publishup-56061},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-560619},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiv, 131},
  year      = {2022},
  abstract  = {This research study focuses on the behaviour of Li and B during magmatic ascent, and decompression-driven degassing related to volcanic systems. The main objective of this dissertation is to determine whether it is possible to use the diffusion properties of the two trace elements as a tool to trace magmatic ascent rate. With this objective, diffusion-couple and decompression experiments have been performed in order to study Li and B mobility in intra-melt conditions first, and then in an evolving system during decompression-driven degassing. Synthetic glasses were prepared with rhyolitic composition and an initial water content of 4.2 wt\%, and all the experiments were performed using an internally heated pressure vessel, in order to ensure a precise control on the experimental parameters such as temperature and pressure. Diffusion-couple experiments were performed with a fix pressure 300 MPa. The temperature was varied in the range of 700-1250 °C with durations between 0 seconds and 24 hours. The diffusion-couple results show that Li diffusivity is very fast and starts already at very low temperature. Significant isotopic fractionation occurs due to the faster mobility of 6Li compared to 7Li. Boron diffusion is also accelerated by the presence of water, but the results of the isotopic ratios are unclear, and further investigation would be necessary to well constrain the isotopic fractionation process of boron in hydrous silicate melts. The isotopic ratios results show that boron isotopic fractionation might be affected by the speciation of boron in the silicate melt structure, as 10B and 11B tend to have tetrahedral and trigonal coordination, respectively. Several decompression experiments were performed at 900 °C and 1000 °C, with pressures going from 300 MPa to 71-77 MPa and durations of 30 minutes, two, five and ten hours, in order to trigger water exsolution and the formation of vesicles in the sample. Textural observations and the calculation of the bubble number density confirmed that the bubble size and distribution after decompression is directly proportional to the decompression rate. The overall SIMS results of Li and B show that the two trace elements tend to progressively decrease their concentration with decreasing decompression rates. This is explained because for longer decompression times, the diffusion of Li and B into the bubbles has more time to progress and the melt continuously loses volatiles as the bubbles expand their volumes. For fast decompression, Li and B results show a concentration increase with a δ7Li and δ11B decrease close to the bubble interface, related to the sudden formation of the gas bubble, and the occurrence of a diffusion process in the opposite direction, from the bubble meniscus to the unaltered melt. When the bubble growth becomes dominant and Li and B start to exsolve into the gas phase, the silicate melt close to the bubble gets depleted in Li and B, because of a stronger diffusion of the trace elements into the bubble. Our data are being applied to different models, aiming to combine the dynamics of bubble nucleation and growth with the evolution of trace elements concentration and isotopic ratios. Here, first considerations on these models will be presented, giving concluding remarks on this research study. All in all, the final remarks constitute a good starting point for further investigations. These results are a promising base to continue to study this process, and Li and B can indeed show clear dependences on decompression-related magma ascent rates in volcanic systems.},
  language  = {en}
}